以侧链含丝胺酸之螯合树脂

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1、以側鏈含絲胺酸之螯合樹脂吸附重金屬離子之研究指導老師:謝慶東教授研究生:49640062李政龍.49640064許詩鴻.49640066蔡辰鴻.報告日期:99.11.30前言研究動機材料實驗步驟結論大綱隨著工業的發展，給了人類莫大的方便並提升生活水準，相對地，重金屬離子與相關化合物的使用量也持續上升中，包含電鍍、印刷電路板、電池及農藥等工業製造程所產生之廢水，絕大部份皆含有毒的金屬離子和鹽類。這些有毒物可直接或經由食物鏈間接進入高等生物體，雖然極微量的重金屬離子對生物體不一定影響，但重金屬離子具有生物累積性，會危

2、害人的身體健康及生態環境，因此，有效地去除及回收重金屬離子污染物已成為維護生態環境的首要課題之一前言(一)離子化的重金屬很容易與蛋白質、核酸等反應，例如與羧酸基、硫基、酚基結合性佳，因而影響蛋白質的立體結構以及酵素的活性，使細胞喪失了該有的正常機能前言(二)螯合型高分子簡介與分類所謂螯合高分子(chelatingpolymer)是指在高分子結構上帶有可提供”未共用電子對(unpairedelectrons)”的原子或官能基，能以配位共價鍵(coordinate-covalentbond)和金屬離子形成高分子-金屬離

3、子錯合物(macromolecule-metalcomplexes，簡稱MMC)的高分子含胺基(amines)之螯合型高分子雜環胺類(Heterocyclicamines)螯合高分子含西夫鹼(Schiffbase)之螯合高分子含羧酸基之螯合高分子含羰基或羥基之螯合高分子含醚基之螯合高分子含硫的螯合高分子含磷的螯合高分子螯合高分子之合成(三種)第一種是先合成出高分子後再進行側鏈結構的官能化，而極大部分的螯合高分子便是透過此種方式產生的。第二種方式則是從”乙烯系螯合單體(chelatingvinylmonomer)”進

4、行反應，常見的有丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、亞甲基丁二酸(衣康酸,ITAc)、乙烯咪唑(VIm)、乙烯砒啶(VPy)與乙烯砒咯酮(VPro)等。此法是直接對含有螯合基的乙烯系單體進行聚合或共聚合反應。第三種方式，而將具螯合能力的小分子導入乙烯系單體則是最常見的方法。螯合高分子之應用螯合高分子因具有優越的機械性質及良好的化學穩定性，又能適度地改變側鏈上的螯合官能基與主鏈結構，進而對金屬離子具有高選擇性及吸附量，使其不但具有高功能性的優點，而且又能作為分離的媒介，螯合金屬離子後的高分子-金屬離子錯合物(mac

5、romolecule-metalcomplexes,簡稱MMC)螯合高分子的應用發展則簡述如下吸附重金屬離子高分子擔體觸媒(3)氣體薄膜分離(4)高分子固態電解質(5)奈米材料的開發吸附法：常見的吸附劑有活性炭、螯合樹脂、黏土礦物類…等，其原理是製備出吸附劑後直接吸附金屬離子，還可經改質後增加其吸附容量和選擇率，但活性炭的製作過程繁雜且價格昂貴又不易回收，相較之下，螯合樹脂不但製備容易、易改質且具有高選擇率與吸附效率等優點。影響吸附能力的因素:1.攪拌(Agitation):攪拌速度影響膜擴散或孔擴散，進而影響吸附

6、速率。若攪拌速度低，則圍繞顆粒之液膜較厚，膜擴散遂為速率限制之步驟。2.吸附劑(Adsorbent)吸附平衡狀態主要是受吸附劑表面結構之影響，而吸附劑的表面結構又與製造之原料、製造方法有關。因此，比表面積，孔隙大小分佈、吸附劑表面的官能基與極性均為影響吸附能力的主要要素。(1)比表面積大小：比表面積及孔隙大小是吸附劑的主要性質，其大小會影響吸附量高低及適合的吸附質。由於吸附是表面現象，故其吸附容量直接與表面積有關，一般而言，較大之表面積即意味著樹脂具有較多吸附之活性表面，所能提供的吸附位置也越多，較有利於吸附量的提

7、升，但同時卻會將平均孔徑降低前言(三)(2)孔隙大小及分布：在低離子濃度時，通常會產生單層分子的吸附方式，較有利於具微小孔隙之吸附劑；反之，若在較大濃度狀態下時，則會引起多層分子的吸附，此時孔隙度大的吸附劑便較有空間容納離子。但孔徑過小時，吸附質在吸附劑的狹窄通道中有不易擴散的問題，反而降低吸附量，故當吸附質的粒子大小近似或略小於吸附劑孔洞大小時，吸附效果可能較佳。3.吸附質(Adsorbate):在螯合樹脂的研究中發現，金屬離子的電荷密度會影響到樹脂的吸附能力。4.溶液的pH值：吸附重金屬離子時，溶液之pH值對吸

8、附程度有很大的影響。原因氫離子本身帶正電，其離子半徑很小而提高了電荷密度值，以被吸附的能力頗強。當溶液處於低pH值時，H+濃度高，可和金屬離子競爭配位基而降低樹脂的螯合能力；若溶液的pH值高，則重金屬離子會和OH-產生沉澱或錯合物，也會降低樹脂的吸附量。此外，溶液的pH值也會影響吸附劑的解離度，進而影響其吸附量。前言(四)研究動機本研究認為以螯合樹脂來吸附與